Los científicos de la Universidad de Rice han descubierto que el fuerte campo de fuerza emitido por una bobina de Tesla hace que los nanotubos de carbono se autoensamblen en cables largos, un fenómeno que llaman "Teslaphoresis".
El equipo dirigido por el químico de arroz Paul Cherukuri informó sus resultados esta semana en ACS Nano .
Cherukuri considera que esta investigación establece un camino claro hacia el ensamblaje escalable de nanotubos de abajo hacia arriba.
El sistema funciona mediante la oscilación remota de cargas positivas y negativas en cada nanotubo, lo que hace que se encadenen en cables largos. La bobina Tesla especialmente diseñada de Cherukuri incluso genera un efecto de haz de tractor cuando los cables de nanotubos se tiran hacia la bobina a largas distancias.
Este efecto de campo de fuerza sobre la materia nunca se había observado a una escala tan grande, dijo Cherukuri, y el fenómeno era desconocido para Nikola Tesla, quien inventó la bobina en 1891 con la intención de suministrar energía eléctrica inalámbrica.
"Los campos eléctricos se han utilizado para mover objetos pequeños, pero solo en distancias ultracortas", dijo Cherukuri. "Con la Teslaphoresis, tenemos la capacidad de escalar masivamente los campos de fuerza para mover la materia de forma remota".
Los investigadores descubrieron que el fenómeno ensambla y alimenta simultáneamente circuitos que recolectan energía del campo. En un experimento, los nanotubos se ensamblaron en cables, formaron un circuito que conectaba dos LED y luego absorbieron energía del campo de la bobina Tesla para iluminarlos.
Cherukuri se dio cuenta de que una bobina Tesla rediseñada podría crear un poderoso campo de fuerza a distancias mucho más grandes de lo que nadie imaginaba. Su equipo observó la alineación y el movimiento de los nanotubos a varios pies de distancia de la bobina. "Es algo asombroso ver venir estos nanotubosvivos y coserlos en los cables al otro lado de la habitación ", dijo.
Los nanotubos fueron un primer material de prueba natural, dada su herencia en Rice, donde se inventó el proceso de producción de HiPco. Pero los investigadores prevén que también se pueden ensamblar muchos otros nanomateriales.
Lindsey Bornhoeft, autora principal del artículo y estudiante de posgrado de ingeniería biomédica en la Universidad de Texas A&M, dijo que el campo de fuerza dirigida desde la bobina de banco en Rice está restringido a solo unos pocos pies. Para examinar los efectos sobre la materia a grandes distanciasrequeriría sistemas más grandes que están en desarrollo. Cherukuri sugirió superficies estampadas y múltiples sistemas de bobinas Tesla podrían crear circuitos de autoensamblaje más complejos a partir de partículas de tamaño nanoescala.
Cherukuri y su esposa, Tonya, también alumna de Rice y coautora del artículo, notaron que su hijo Adam hizo algunas observaciones notables mientras veía videos del experimento. "Me sorprendió que notara patrones en los movimientos de nanotubos queNo vi ", dijo Cherukuri." No pude convertirlo en autor del artículo, pero tanto él como su hermano pequeño John son reconocidos por sus útiles discusiones ".
Cherukuri conoce el valor de la observación juvenil, y la imaginación, desde que comenzó a diseñar bobinas de Tesla cuando era adolescente. "Nunca hubiera pensado, como un niño de 14 años que construía bobinas, que sería útilalgún día ", dijo.
Cherukuri y su equipo autofinanciaron el trabajo, que según él lo hizo más significativo para el grupo. "Este fue uno de los proyectos más emocionantes que he hecho, lo hizo aún más porque era un grupo totalmente voluntariode científicos y estudiantes apasionados. Pero debido a que Rice tiene esta maravillosa cultura de sabiduría no convencional, pudimos hacer un descubrimiento sorprendente que empuja las fronteras de la nanociencia ".
Los compañeros de equipo esperan ver hacia dónde conduce su investigación. "Estos cables de nanotubos crecen y actúan como nervios, y el ensamblaje controlado de nanomateriales de abajo hacia arriba puede usarse como plantilla para aplicaciones en medicina regenerativa", dijo Bornhoeft.
"Hay tantas aplicaciones en las que uno podría utilizar campos de fuerza fuertes para controlar el comportamiento de la materia en sistemas biológicos y artificiales", dijo Cherukuri. "Y aún más emocionante es cuánta física y química fundamental estamos descubriendo a medida que avanzamosa lo largo. Este es realmente el primer acto de una historia increíble "
Videos
T la ciencia detrás de la Teslaphoresis 2:54 :
LED de iluminación 1:22 :
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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